Способ роторно-турбинного бурения и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК E21D1/06 

Изобретение относится к технике для бурения, а именно к технике для бурения шахтных стволов и скважин большого диаметра.

Известен способ роторно-турбинного бурения (РТБ), включающий вращение долот вокруг собственных осей, переносное вращение вокруг оси скважины и осевую подачу долот.

Недостаток известного способа заключается в том, что забой скважины получается плоским, что практически, при ограниченном весе бура РТБ, не позволяет создать эффективное объемное разрушение породы. При необъемном, поверхностном, разрушении забоя скважины, скорость бурения и долговечность долот не велики.

Известны буры РТБ, включающие забойные двигатели (турбобуры) с долотами, прикрепленные к траверсе.

Недостаток известного бура состоит в том, что породоразрушающие элементы перемещаются только в горизонтальной плоскости, формируя забой горизонтальной формы. Горизонтальная форма забоя затрудняет объемное разрушение забоя, снижая производительность бурения и увеличивая расхЪд долот.

Цель изобретения - повышение производительности бурения.

Указанная цель достигается тем, что при осуществлении способа роторно-турбинного бурения, включающего вращение долот вокруг собственных осей, переносное вращение их вокруг оси скважины и осевую подачу, долотам сообщают колебательные в противофазе движения в плоскости, проходящей через вектор скорости переносного движения долог, при этом колебания долот производят по радиусу с центром на оси долота или ее продолжении.

Бур РТБ, включающий забойные двигатели с долотами, прикрепленные к траверсе, снабжен приводами колебания долот, каждый из которых выполнен из шарнирного четырехзвенника, нижние концы которого соединены с турбобуром, а верхние - с траверсой, и из двигателя со штоком двустороннего действия, установленного на траверсе с возможностью взаимодействия штока с тягами четырехзвенника, при этом каждый забойный двигатель соединен с траверсой посредством шарнира, ось которого перпендикулярна к плоскости, проходящей через оси забойных двигателей.

Таким образом, при осуществлении предлагаемого способа долотам, кроме перемещения в горизонтальной плоскости, сообщают дополнительные колебательные движения.

На фиг. 1 показан бур РТБ; на фиг. 2 - то же, вид сбоку.

Роторно-турбинный бур содержит траверсу 1, турбобуры 2 с долотами 3. прикрепленные к траверсе 1, корпус 4, подвешенный к траверсе, и привод колебаний долот. Турбобуры 2 с траверсой 1 соединены посредством шарниров 5 с горизонтальной осью.

0 Каждый привод колебаний состоит из шарнирного четырехзвенника 6, нижние тяги 7 которого шарнирно соединены с турбобуром 2, а верхние тяги 8 - с траверсой 1, и из двигателя 9 со штоком 10 двустороннего

5 действия, установленного на траверсе. Приводом двигателя 9 может быть гидравлическая энергия потока промывочной жидкости или электроэнергия, передаваемая по кабелю с поверхности.

Способ роторно-турбинного бурения

0 скважин большого диаметра осуществляется следующим образом.

На буровой колонне (не показана) бур опускают к забою и прокачивают промывочную жидкость. Поступая в турбобуры 2,

5 энергия промывочной жидкости начинает вращать долота 3 вокруг собственных осей. Вокруг оси скважины долота 3 вращаются вместе с корпусом 4 и траверсой 1 ротором, установленным на поверхности. Одновре0 менно включают двигатель 9, штоки 10 которого поочередно воздействуют на верхние тяги 8 четырехзвенника 6, сообщая турбобуру 2 колебательное движение вокруг оси шарнира 5. Вместе с турбобуром колебания

5 совершают и долота 3. Положение штоков 10 выбрано таким, что колебания долот производятся в противофазе. т.е. когда одно долото отклоняется влево, то другое - вправо. При таком порядке колебаний бур на

0 забое всегда сохраняет устойчивое положение за счет симметричного положения долот в любой момент (относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось траверсы).

5 При вращении бура ротором и осевой подаче долота 3 разрушают породу, образуя скважину. При этом забой получается не плоским, а фигурным за счет воздействия периферийных кромок долота на забой под

0 углом. За счет такого воздействия на забое получаются винтовые канавки. Объемное разрушение породы и дополнительные плоскости обнажения способствуют увеличениюскоростибурения

5 (производительности) а также повышению проходки за долбление.

Формула изобретения 1. Способ роторно-турбинного бурения скважин большого диаметра, включающий

вращение долот вокруг собственных осей, переносное вращение их вокруг оси скважины и осевую подачу, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности бурения, долотам сообщают колебательные в противофазе движения в плоскости, проходящей через вектор скорости переносного движения долот, при этом колебания долот производят по радиусу с центром на оси долота или ее продолжении. 2. Устройство для роторно-турбинного бурения, включающее забойные двигатели с долотами, прикрепленные к траверсе, о т0

л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено приводами колебания долог, каждый из которых выполнен из шарнирного четырех- звенника, нижние тяги которою соединены с турбобуром, а ьерхние -- с траверсой, а также из двигателя со штоком двустороннего действия, установленного на траверсе с возможностью взаимодействия штока с тягами четырехзвенника, при этом каждый забойный двигатель соединен с траверсой посредством шарнира, ось которого перпендикулярна к плоскости, проходящей через оси забойных двигателей.

Изобретение относится к бурению скважин большого диаметра и позволяет увеличить производительность бурения При 4 бурении прикрепленные шармирно к траверсе 1 забойные двигатели приводят во вращение вокруг собственных осей долота 3 Ротором осуществляется переносное вра- щемие долот 3 вокруг оси скважины Долотам 3 сообщают колебательные в противофазе движения в плоскости проходящей через вектор скорости переносного движения долот 3 Каждый привод колебаний долот 3 выполнен из шарнирного четы- рехзвенника, нижние 7 концы которого соединены с турбобуром 2. а верхние 8 - с траверсой На траверсе 1 установлен двигатель 9 со штоком 10 двустороннего действия Колебания доло 3 производят по радиусу с центром на оси долота 3 или ее продолжении 2 с п ф лы, 2 ил - - J vj О а ю го ел

Фиг. 2

Редактор Л.Пчолинская Техред м.Моргентал

Заказ 4521ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г CCCF 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор О.Крав юва